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      一種高精度熱電阻溫度傳感器組件的制作方法

      文檔序號(hào):11985928閱讀:725來源:國知局
      一種高精度熱電阻溫度傳感器組件的制作方法與工藝

      本實(shí)用新型涉及一種高精度熱電阻溫度傳感器組件。



      背景技術(shù):

      高精度溫度測(cè)量在工業(yè)生產(chǎn)中是經(jīng)常會(huì)用到的,如高爐冷卻水包的進(jìn)、出水溫度測(cè)量就需要精度要高于0.02%。由于高爐冷卻水包的進(jìn)、出水溫度差一般只在0.0XX度,如果由于測(cè)量精度不高帶來的誤判,其結(jié)果可能將是災(zāi)難性的,一般的熱電阻溫度測(cè)量電路的工作原理是:用熱電阻和幾個(gè)溫度特性好的精密電阻組成一個(gè)電橋,這個(gè)電橋用一個(gè)恒流源供電,采用恒流源供電的原因是要保證流過電橋的電流恒定,該電橋輸出一個(gè)隨著熱電阻阻值變化的電壓信號(hào),該信號(hào)經(jīng)過放大器放大后送入基準(zhǔn)電壓源做為基準(zhǔn)的模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器或者經(jīng)過放大器放大后送入基準(zhǔn)電壓源做為基準(zhǔn)的電壓/電流、電壓/電壓轉(zhuǎn)換器:分析上述電路的原理我們能得出這樣一個(gè)結(jié)論,在熱電阻RT不變的情況下,上面描述的基準(zhǔn)電壓源、幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻、恒流源、放大器放大倍數(shù)等任意一個(gè)隨著環(huán)境的變化而漂移、變化的話都會(huì)使溫度的測(cè)量值產(chǎn)生變化,產(chǎn)生測(cè)量誤差。實(shí)際上工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境很復(fù)雜,溫度變化很大,變化范圍達(dá)到-40℃~~85℃,而電子元器件又都有溫漂的特性。比較好的基準(zhǔn)電壓源指標(biāo)是2~3PPM/℃,比較好的恒流源指標(biāo)是5~10PPM/℃,不考慮其他的,只是這兩項(xiàng)就已經(jīng)在-40℃~~85℃的環(huán)溫變化范圍內(nèi)超差了。采用這個(gè)方案要達(dá)到0.01% 的溫度測(cè)量精度,很難做到??赡苄枰呔鹊陌嘿F的基準(zhǔn)電壓源、恒流源以及標(biāo)準(zhǔn)電阻,可能還需要恒溫的小環(huán)境才能保證精度的要求。作為企業(yè),沒有時(shí)間和經(jīng)費(fèi)去實(shí)驗(yàn),探索。也不可能花錢去擔(dān)這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本實(shí)用新型的目的在于提供一種高精度熱電阻溫度傳感器,該傳感器用一個(gè)溫度特性好的精密電阻做基準(zhǔn),精密電阻和熱電阻傳感器通同樣的電流,精密電阻和熱電阻傳感器上的電壓信號(hào)用同一個(gè)放大器放大,用同一個(gè)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器,只要知道精密電阻的電阻值就可準(zhǔn)確的測(cè)算出熱電阻的阻值,從而得出溫度值,精密電阻的精度就是傳感器的測(cè)量精度。本方案不需要基準(zhǔn)電壓源、恒流源,是一種簡(jiǎn)單實(shí)用高精度熱電阻溫度傳感器。

      為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型的方案是:一種高精度熱電阻溫度傳感器組件,包括測(cè)溫的熱敏電阻,熱敏電阻設(shè)置在一個(gè)長條形保護(hù)管內(nèi)前端,熱敏電阻的引線經(jīng)保護(hù)管引至一個(gè)溫度測(cè)量電路,其中,所述溫度測(cè)量電路包括:一個(gè)精密電阻與所述熱敏電阻串聯(lián)組成的電阻串聯(lián)電路,一個(gè)電源電壓施加在串聯(lián)電阻串聯(lián)電路兩端,一個(gè)電壓測(cè)量電路與電阻串聯(lián)電路連接、測(cè)量熱敏電阻電壓,一個(gè)微處理器與電壓測(cè)量電路的輸出連接,微處理器經(jīng)過對(duì)測(cè)量的熱敏電阻電壓的處理,輸出溫度值。

      方案進(jìn)一步是:所述電壓測(cè)量電路包括一個(gè)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路,所述電源電壓是A/D轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓,放大電路輸入連接所述熱敏電阻的電壓輸出,放大電路輸出連接A/D轉(zhuǎn)換電路輸入,A/D轉(zhuǎn)換電路輸出連接微處理器。

      方案進(jìn)一步是:所述的精密電阻是誤差不高于±0.01% ,溫漂在1~~5PPM/℃的精密電阻。

      方案進(jìn)一步是:所述保護(hù)管后連接一個(gè)隔熱管,所述熱敏電阻的引線經(jīng)隔熱管連接溫度測(cè)量電路。

      方案進(jìn)一步是:所述隔熱管是膠木管或是環(huán)氧樹脂玻璃布管。

      本實(shí)用新型的有益效果是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,只要知道精密電阻的電阻值就可準(zhǔn)確的測(cè)算出熱電阻的阻值,從而得出溫度值。本方案不需要基準(zhǔn)電壓源、恒流源,只需一個(gè)幾元錢的1~~5PPM/℃的精密電阻做基準(zhǔn),把精密電阻的溫度—電阻值的曲線輸入到測(cè)溫電路的MCU里,一個(gè)高精度的、低成本的,極小的、適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的傳感器測(cè)溫電路就誕生了。

      下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)描述。

      附圖說明

      圖1 為實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖2為實(shí)用新型電路邏輯關(guān)系示意圖。

      具體實(shí)施方式

      一種高精度熱電阻溫度傳感器組件,如圖1和圖2所示,所述組件包括測(cè)溫的熱敏電阻Rt,熱敏電阻設(shè)置在一個(gè)長條形保護(hù)管1內(nèi)前端,熱敏電阻的引線2經(jīng)保護(hù)管引至一個(gè)溫度測(cè)量電路,其中,所述溫度測(cè)量電路包括:一個(gè)精密電阻Rf與所述熱敏電阻串聯(lián)組成的電阻串聯(lián)電路,一個(gè)電源電壓E施加在串聯(lián)電阻串聯(lián)電路兩端,一個(gè)電壓測(cè)量電路3與電阻串聯(lián)電路連接、測(cè)量熱敏電阻電壓,一個(gè)微處理器4與電壓測(cè)量電路的輸出連接,微處理器經(jīng)過對(duì)測(cè)量的所述熱敏電阻電壓的處理,輸出溫度值。

      實(shí)施例中:所述電壓測(cè)量電路包括一個(gè)放大電路301和A/D轉(zhuǎn)換電路302,所述電源電壓是A/D轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓,放大電路輸入連接所述熱敏電阻的電壓輸出,放大電路輸出連接A/D轉(zhuǎn)換電路輸入,A/D轉(zhuǎn)換電路輸出連接微處理器。

      實(shí)施例中:所述的精密電阻是誤差不高于±0.01% ,溫漂在1~~5PPM/℃的精密電阻。

      本方案的創(chuàng)新是采用一個(gè)溫度特性好的精密電阻做基準(zhǔn),精密電阻和熱敏電阻傳感器通同樣的電流,電源電壓是A/D轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓,因此,A/D轉(zhuǎn)換電路的滿刻度就是電源電壓,只需測(cè)量熱敏電阻傳感器上的電壓信號(hào),就可以知道精密電阻的電壓,就有等式Rt/Rf = Dt/(D-Dt),

      也就是:Rt = Dt/(D-Dt)* Rf

      上式中D:滿度A/D值為已知,Rf=D-Dt為精密電阻電壓值已知,Dt為熱敏電阻電壓值,由A/D轉(zhuǎn)換器測(cè)出,進(jìn)而就可以計(jì)算出溫度值Rt。

      由于Rf是已知的,而Dt/(D-Dt)的比值與電流、電壓源、以及放大器放大倍數(shù)是無關(guān)的,只要知道精密電阻的電阻值就可準(zhǔn)確的測(cè)算出熱敏電阻的阻值,從而得出溫度值。本方案不需要基準(zhǔn)電壓源、恒流源,只需一個(gè)幾元錢的1~~5PPM/℃的精密電阻做基準(zhǔn),把精密電阻的溫度—電阻值的曲線輸入到測(cè)溫電路的MCU里,一個(gè)高精度的、低成本的,極小的、適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的測(cè)溫電路就誕生了。

      由于熱敏電阻的電流—溫升效應(yīng):由于測(cè)量時(shí)要在熱電阻中通電流,這個(gè)電流要在熱電阻中產(chǎn)生熱量,使熱電阻處有一個(gè)溫升,盡管這個(gè)溫升很小,但在我們這個(gè)高精度傳感器里也是不可容忍的,這個(gè)溫升和介質(zhì)與傳感器的熱交換速率等有關(guān),現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果是:在連續(xù)通電的情況下,如果電流為 0.1mA,則溫升為 0.02℃,解決的方法是:間歇通電,即只在A/D采樣的瞬間通電,其它時(shí)間斷電,還有就是減小電流也可降低溫升效應(yīng)。

      實(shí)施例中:所述保護(hù)管后連接一個(gè)隔熱管5,所述熱敏電阻的引線經(jīng)隔熱管連接溫度測(cè)量電路。

      實(shí)施例中:所述隔熱管是膠木管或是環(huán)氧樹脂玻璃布管。

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